SECRETARIA DE COMERCIO Y FOMENTO INDUSTRIAL NORMA MEXICANA NMX-J-169-1978

METODOS DE PRUEBA, TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION Y POTENCIA TEST METHODS FOR DISTRIBUTION AND POWER TRANSFORMERS

DIRECCION GENERAL DE NORMAS

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PREFACIO En la elaboracin de esta Norma, participaron las siguientes Instituciones: COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD COMPAIA DE LUZ Y FUERZA DEL CENTRO, S.A. DELTA MEX, S.A. ELECTROTECNICA, S.A. GENERAL ELECTRIC DE MEXICO, S.A. INDATEL, S.A. INDUSTRIAL ELECTRICA, S.A. INDUSTRIAS IEM, S.A. DE C.V. INSTITUTO MEXICANO DEL PETROLEO PRODUCTOS INDUSTRIALES CM, S.A.

INDICE 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION 2 REFERENCIAS 3 TIPOS DE PRUEBA 4 DESCRIPCION Y METODOS PARA EFECTUAR LAS PRUEBAS 5 BIBLIOGRAFIA APENDICE A

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METODOS DE PRUEBA, TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION Y POTENCIA TEST METHODS FOR DISTRIBUTION AND POWER TRANSFORMERS

1

OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION

El objeto de esta norma es establecer las pruebas y mtodos de prueba para transformadores de distribucin y transformadores de potencia. A menos que otra cosa se especifique, las pruebas deben efectuarse en la fbrica. 2 REFERENCIAS

Esta norma se complementa con las siguientes Normas Mexicanas en vigor: NMX-J-116 NMX-J-123 NMX-J-271 NMX-J-282 NMX-J-284 3 3.1 TIPOS DE PRUEBA Pruebas de prototipo Transformadores de Distribucin. Aceite Aislante no Inhibido para Transformadores. Tcnicas de Prueba en Alta Tensin. Medicin de Tensin por Medio de Vlmetro de Esferas. Transformadores de Potencia.

Son las aplicables a nuevos diseos o modificaciones de diseos anteriores,con el propsito de verificar si el producto cumple con lo especificado. 3.2 Pruebas de rutina

Son pruebas que deben efectuarse en todos los transformadores, de acuerdo con los mtodos indicados en esta norma, para verificar si la calidad del producto se mantiene dentro de las tolerancias permitidas. 3.3 Pruebas opcionales

Son las establecidas entre comprador y fabricante, con el objeto de verificar caractersticas especificas del equipo.

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3.4

Pruebas de aceptacin

Son aquellas pruebas que demuestran, a satisfaccin del comprador, que el transformador cumple con la especificacin. 3.5 Pruebas aplicables a transformadores de distribucin

3.5.1 Pruebas de prototipo Caractersticas de los componentes. Elevacin de temperatura de los devanados. Impulso por descarga atmosfrica. NOTA.- Para la aceptacin del prototipo, tambin deben efectuarse satisfactoriamente las pruebas de rutina. 3.5.2 Pruebas de rutina Caractersticas fsicas del conjunto. Resistencia de aislamiento. Tensin de ruptura dielctrica del lquido aislante. Relacin de transformacin. Medicin de resistencia hmica de los devanados. Polaridad o secuencia de fases. Prdidas de excitacin. Corriente de excitacin. Impedancia y prdidas debidas a la carga. Potencial aplicado. Potencial inducido. Hermeticidad. Operacin y calibracin de accesorios. Factor de potencia del lquido aislante.

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3.5.3 Pruebas opcionales Factor de potencia de los aislamientos del conjunto. Prdidas, corriente de excitacin e impedancia a tensiones, cargas o frecuencias distintas de las nominales. Elevacin de temperatura de los devanados a capacidades distintas de las nominales. Nivel de ruido. Cortocircuito. Temperatura de escurrimiento del lquido aislante. 3.6 Pruebas aplicables a transformadores de potencia

3.6.1 Pruebas de prototipo Caractersticas fsicas de los componentes. Elevacin de temperatura de los devanados. Impulso por descarga atmosfrica. Vaco. NOTA.- Para la aceptacin del prototipo, tambin deben efectuarse satisfactoriamente las pruebas de rutina. 3.6.2 Pruebas de rutina Medicin de resistencia hmica de los devanados. Caractersticas fsicas del conjunto. Resistencia del aislamiento. Tensin de ruptura dielctrica del lquido aislante. Relacin de transformacin. Polaridad o secuencia de fases. Prdidas de excitacin. Corriente de excitacin.

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Prdidas de carga. Impedancia. Potencia aplicado. Potencial inducido. Hermeticidad. Operacin y calibracin de accesorios. Factor de potencial de los aislamientos. Factor de potencia del lquido aislante. Resistencia de aislamiento del ncleo. 3.6.3 Pruebas opcionales Prdidas, corriente de excitacin e impedancia a tensiones, cargas o frecuencias distintas de las nominales. Elevacin de temperatura de los devanados a capacidades distintas de las nominales. Nivel de ruido. Impulso por maniobra. Medicin de tensin de radiointerferencia. Temperatura de escurrimiento del lquido aislante. 4 4.1 DESCRIPCION Y METODOS PARA EFECTUAR LAS PRUEBAS Caractersticas de los componentes

Se debe hacer la comprobacin fsica, dimensional y de funcionamiento de los componentes del transformador para verificar que cumplan con las especificaciones y que sean adecuados para el servicio. 4.2 Medicin de resistencia hmica de los devanados

La medicin de resistencia de los devanados tiene fundamental importancia para dos propsitos:

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Para l calculo de las prdidas I2R de los devanados. b) Para clculos de la temperatura de los devanados en la prueba de temperatura. 4.2.1 Determinacin de la temperatura en fro Se debe determinar, con la mayor precisin posible, la temperatura de los devanados al hacer la medicin de la resistencia en fro. Con tal objeto se deben tomar las siguientes precauciones: 4.2.1.1 Condiciones generales La medicin de resistencia en fro no debe hacerse cuando el transformador est localizado en corrientes de aire o en un local donde la temperatura cambie rpidamente. 4.2.1.2 Devanados fuera del lquido aislante y tipo seco La temperatura de los devanados debe registrarse como la lectura promedio de varios termmetros, colocados entre las bobinas teniendo cuidado de que los elementos sensibles de los termmetros estn tan cerca como sea posible del conductor de los devanados. No debe suponerse que los devanados estn a la misma temperatura que el aire alrededor de ellos. 4.2.1.3 Devanados sumergidos en lquido aislante La temperatura de los devanados debe suponerse igual a la temperatura promedio del lquido aislante, siempre y cuando el transformador haya estado en reposo de 3 a 8 h, dependiendo de su tamao, sin excitacin y sin corriente en sus devanados antes de hacer la medicin de resistencia en fro. 4.2.1.4 Tiempo de estabilizacin Cuando se mida la resistencia en fro, previamente a una prueba de temperatura, debe registrarse el tiempo de estabilizacin. El tiempo determinado en esta forma, debe dejarse transcurrir antes de tomar la primera lectura de resistencia despus del corte. Si el devanado bajo prueba tiene una constante de tiempo apreciable, puede lograrse ms rpidamente la estabilizacin, con una tensin inicial mayor que la necesaria, la que posteriormente se debe disminuir conforme la corriente se aproxima a las condiciones de estabilizacin. 4.2.2 Mtodo de cada de tensin El mtodo de cada de tensin, debe emplearse solamente si la corriente nominal del devanado del transformador es de por lo menos 1 A.

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Las mediciones se efectan con corriente continua y se toman lecturas simultneas de corriente y tensin usando las conexiones mostradas en la figura 1. La resistencia se calcula con las lecturas obtenidas de acuerdo con la Ley de Ohm. Si la corriente continua es suministrada por una mquina de conmutacin, la aguja del vltmetro puede oscilar debido a las variaciones de la tensin producidas por el conmutador. En tales casos, alguno de los devanados del transformador, que no sea el devanado bajo prueba, debe ponerse en cortocircuito para amortiguar las variaciones de la tensin. La corriente en el devanado que est bajo prueba debe ser prcticamente constante, antes de poner otro devanado en cortocircuito, ya que de otra manera se pueden obtener valores de resistencia errneas. Por experiencia se sabe que la estabilidad de una corriente continua, se logra ms rpidamente bajo condiciones de circuito abierto que bajo condiciones de cortocircuito. Con objeto de disminuir los errores de observacin a un mnimo, los instrumentos de medicin deben ser de escala tal que las lecturas se obtengan en el segundo tercio. El vltmetro debe conectarse directamente a las terminales del devanado por medir. Esto es con el propsito de no incluir en la lectura las resistencias de las lneas de corriente y sus resistencias de contacto. Para proteger el vltmetro de sobre tensiones, ste se debe desconectar del circuito antes de conectar o desconectar la corriente. Si la cada de tensin es menor de 1 V, debe usarse un potencimetro o un milivltmetro. Las lecturas deben tomarse hasta que la corriente y la tensin alcancen valores estables. Si se usan instrumentos indicadores, se deben hacer cuando menos cuatro mediciones de corriente y tensin. El promedio de las resistencias calculadas con estas mediciones debe considerarse como la resistencia del circuito. La corriente no debe exceder del 15% de la corriente nominal del devanado bajo prueba, ya que valores mayores pueden causar inexactitud debido al calentamiento del devanado. Si no se dispone de un amprmetro adecuado para medir con precisin corrientes pequeas, se debe usar, para tal efecto, un conjunto de derivador y potencimetro, o derivador y milivltmetro. 4.2.3 Mtodo de puente El mtodo de pruente es aplicable en todos los casos de medicin de resistencia. Se prefiere generalmente debido a su exactitud, ya que las corrientes pequeas con que trabaja no alternan el valor de resistencia por cambio de temperatura; este mtodo es obligatorio en los casos en que la corriente nominal del devanado bajo prueba, sea menor de 1 A.

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El mtodo de puente es recomendable especialmente para todas las mediciones que se usen con el propsito de determinar la elevacin de temperatura de los devanados del transformador. 4.3 Elevacin de temperatura de los devanados

4.3.1 Generalidades Los transformadores deben probarse en cada una de las capacidades indicadas en placa, con las prdidas totales correspondientes. Todas las pruebas de elevacin de temperatura deben efectuarse bajo lascondiciones normales de enfriamiento. Los transformadores deben estar completamente ensamblados, con todossus accesorios como indicadores de temperatura, transformadores de corriente tipo boquilla, etc., y si son sumergibles en lquido aislante, deben estar llenas hasta el nivel indicado. Las pruebas de elevacin de temperatura deben hacerse en locales sin corrientes de aire. La temperatura ambiente debe determinarse como el promedio de las mediciones de, cuando menos, tres termopares o termmetros distribuidos uniformemente alrededor del transformador en prueba. Estos deben localizarse aproximadamente a la mitad de la altura del transformador y a una distancia de 1 a 2 m del mismo y adems deben protegerse de corrientes de aire y de calentamiento debido a cualquier fuente externa. Para reducir a un mnimo el error en el valor de la diferencia de temperatura entre el transformador y el ambiente, debido a sus distintas velocidades de variacin, los termopares o termmetros que registren la temperatura ambiente deben colocarse dentro de recipientes adecuados. Una forma de determinar si los recipientes son adecuados es colocarlos sbitamente en otro ambiente cuya temperatura difiera en 10C de la temperatura indicada por los mismos; estos deben mostrar una variacin de 6C en un perodo no menor de 2 h. Cuando se mida la elevacin de temperatura en cualquier parte metlica (que no sean los conductores) en contacto con los aislamientos o adyacentes a los mismos, dicha elevacin debe determinarse mediante termopares o termmetros. Se deben hacer las provisiones necesarias para llevar a cabo mediciones de la temperatura superficial de las partes de hierro o aleaciones que rodeen las guas de salida o terminales que conduzcan altas corrientes. Las lecturas deben tomarse peridicamente o inmediatamente despus del corte de la prueba.

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La determinacin de la elevacin de temperatura de partes metlicas dentro del tanque, que no sean los conductores, es prueba de diseo y dado que frecuentemente es necesario disear el transformador proporcionando medios adecuados para la colocacin de los termopares; esta determinacin debe hacerse cuando se especifique claramente, a menos que exista un registro de esa prueba efectuada en un duplicado. La comparacin con otros transformadores con diseo y arreglo de las partes metlicas similares, an cuando no tengan la misma capacidad, es en muchos casos suficiente. El dispositivo preferido para la medicin de la temperatura superficial es el termopar. Cuando se use con este fin, el termopar debe soldarse a una placa metlica delgada, cuadrada y de aproximadamente 25 mm por lado. Dicha placa debe pegarse firmemente contra la superficie. En cualquier caso, eltermopar debe estar aislado trmicamente del medio ambiente. Se permite reducir el tiempo requerido para la prueba por medio del uso de sobrecargas iniciales, enfriamiento restringido o cualquier otro mtodo apropiado. El aumento de temperatura en las bobinas debe determinarse preferentemente por el mtodo de resistencia. Se considera que se obtiene la temperatura de estabilizacin en los transformadores sumergidos en lquido aislante, cuando el gradiente lquido aislante - ambiente no vara ms de 15C, durante un perodo de 3 h consecutivas. 4.3.2 Mtodos de carga Los mtodos de carga para la prueba de temperatura son: 4.3.2.1 Carga real El mtodo de carga real es el ms exacto de todos los mtodos, pero su aplicacin no es prctica en transformadores de gran capacidad por la energa tan grande que se requiere. Los transformadores de capacidad pequea se pueden probar bajo condiciones reales de carga, aplicada por medio de restatos, banco de lmparas, resistencias de agua o cualquier carga resistiva. 4.3.2.2 Carga simulada a) Mtodo de cortocircuito

Esta prueba se realiza poniendo en cortocircuito uno de los devanados, ya sea el de alta tensin o el de baja tensin, segn convenga y alimentando por el otro devanado las prdidas correspondientes.

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El en mtodo de cortocircuito se requiere una predeterminacin precisa de las prdidas de excitacin y de carga, incluyendo las prdidas indeterminadas, a la temperatura de operacin. Tiene la ventaja de permitir la medicin directa de las prdidas y de la corriente durante la prueba de elevacin de temperatura. Este mtodo requiere una pequea cantidad de equipo y de energa. Es adecuado tanto para la prueba de transformadores grandes como pequeos. b) Mtodo de oposicin

En este mtodo, dos transformadores duplicados se conectan en paralelo, se excita a tensin y frecuencia nominales uno de los grupos de devanados puestos en paralelo y en otro grupo de devanados se intercala una fuente de tensin entre terminales de igual designacin, que haga circular la corriente nominal por dichos devanados. Esta corriente debe ser preferentemente a frecuencia nominal; en caso contrario se deben hacer las correcciones indicadas en 4.3.5.4. El mtodo de oposicin requiere una mayor cantidad de equipo para la prueba y tambin un mayor consumo de energa. Debido a estos requisitos, este mtodo se complica conforme aumenta la capacidad de los transformadores. 4.3.3 Prueba de temperatura en transformadores sumergidos en lquido aislante. 4.3.3.1 Consideraciones generales El mtodo de cortocircuito es el preferido para transformadores sumergidos en lquido aislante; puede usarse cualquier otro mtodo descrito en esta norma. La temperatura del lquido aislante del nivel superior se debe medir con un termopar o un termmetro sumergido aproximadamente 50 mm debajo de la superficie. La temperatura medida del lquido aislante es igual a la temperatura del lquido aislante del nivel superior, menos la mitad de la diferencia de las temperaturas del lquido aislante circulante en la parte superior e inferior de los dispositivos de enfriamiento, determinadas por mediciones apropiadas. Cuando no es posible medir directamente estas temperaturas, la diferencia entre ellas se puede estimar con mucha precisin determinando cuidadosamente, mediante termopares, las temperaturas de las superficies exteriores de la entrada y la salida del lquido aislante por los dispositivos de enfriamiento. 4.3.3.2 Prueba de transformadores autoenfriados (clase OA) y enfriados por aire forzado (clase FA) La temperatura ambiente no debe ser menor de 10C, ni mayor de 40C. Si la temperatura est fuera de estos lmites se puede hacer la prueba, si se dispone de los factores de correccin adecuados.

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En la prueba de temperatura con enfriamiento por aire forzado, se debe suspender la circulacin del aire de enfriamiento al mismo tiempo que se quita la carga para hacer las mediciones de resistencia en caliente. 4.3.3.3 Prueba de transformadores sumergidos en lquido aislante, enfriados por agua (clase OW) Se debe determinar el gasto y las temperaturas del agua entrante y saliente de los dispositivos de enfriamiento. La temperatura ambiente debe tomarse como la del agua de entrada, la cual no debe ser menor de 20C, ni mayor de 30C. Si la temperatura del agua de entrada est fuera de estos lmites se pueden hacer las pruebas de temperatura, si se dispone de los factores de correccin adecuados. Para tomar las medidas de resistencia en caliente, se debe suspender la circulacin del agua de enfriamiento simultneamente con la carga. 4.3.3.4 Pruebas de transformadores sumergidos en lquido aislante enfriados por agua, autoenfriados (clase OW/A). Estos transformadores se deben probar de acuerdo con 4.3.3.2 y 4.3.3.3. 4.3.3.5 Prueba de transformadores sumergidos en lquido aislante con circulacin forzada de ste (clase FOA y FOW). Se debe determinar el gasto del lquido aislante circulante y las temperaturas del mismo a la entrada y salida del transformador. Esto no es necesario cuando el equipo de circulacin de lquido aislante es parte integral del transformador. Si el lquido aislante circulante se enfra por aire (FOA), se debe proceder como se indica en 4.3.3.2. Si el lquido aislante circulante se enfra por agua (FOW), se debe proceder como se indica en 4.3.3.3. Para la medicin de la resistencia en caliente, se debe suspender la circulacin forzada de lquido aislante al mismo tiempo que se quita la carga. 4.3.3.6 Prueba de transformadores sumergidos en lquido aislante, por el mtodo de cortocircuito. a) Mtodo de la temperatura del nivel superior del lquido aislante La elevacin de temperatura del nivel superior del lquido aislante sobre la temperatura ambiente producido por las prdidas totales a la capacidad nominal, se determina de la siguiente manera:

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Se pone en cortocircuito el devanado de alta o baja tensin y se hace circular una corriente, a frecuencia nominal de tal manera que las prdidas en los devanados sean iguales a las prdidas totales requeridas. Las prdidas totales requeridas son la suma de las prdidas de carga correspondientes a la derivacin que produce las prdidas ms altas, ms las prdidas de excitacin a la tensin y frecuencia nominal de dicha derivacin. El fabricante debe determinar por clculo esta derivacin. Las prdidas de carga deben corregirse, de acuerdo con 4.12.1, a una temperatura igual a 20C ms la elevacin de temperatura garantizada de los devanados. Se mantiene la prueba hasta que se alcance la temperatura de estabilizacin del nivel superior del lquido aislante, con respecto a la del ambiente. La temperatura de estabilizacin se consigue cuando la diferencia entre la temperatura del nivel superior del lquido aislante y la temperatura ambiente no vare ms de + 1C o + 2.5% (cualquiera que sea mayor) durante tres o cuatro lecturas consecutivas a intervalos de 1 h, o tres lecturas consecutivas al mismo intervalo. El aumento de la temperatura del lquido aislante se obtiene con el promedio de las elevaciones obtenidas durante la estabilizacin del nivel superior del lquido aislante con respecto a la temperatura ambiente. El aumento de la temperatura promedio del devanado, sobre la temperatura del nivel superior del lquido aislante, se determina de la siguiente manera: Inmediatamente despus de obtener la temperatura del nivel superior del lquido aislante, como se describe arriba, se ajustan las corrientes de los devanados a los valores nominales para la conexin de prueba de temperatura, manteniendo constante 1 h cuando la estabilizacin sea de cuatro lecturas y de 2 h cuando sea de tres lecturas. Despus de esto se conecta el transformador, se abre el cortocircuito y se mide la resistencia de los devanados, preferentemente en las bobinas que se consideren con menor disipacin de calor. La elevacin promedio de las temperaturas de los devanados, sobre la temperatura del nivel superior del lquido aislante al instante del corte, se calculan a partir de los valores de las resistencias extrapoladas a ese instante. Los transformadores con devanados mltiples pueden requerir pruebas adicionales de temperatura, para determinar la elevacin de temperatura media en todos los devanados, con respecto a la del nivel superior del lquido aislante. La elevacin de temperatura media en los devanados, sobre la temperatura ambiente, es la suma que resulta de tomar la elevacin de temperatura del nivel superior del lquido aislante con respecto a la temperatura ambiente, durante la estabilizacin, ms la elevacin de temperatura media de los devanados sobre la temperatura del lquido aislante al nivel superior en el instante del corte.

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b)

Empleo de la temperatura media del lquido aislante

Para determinar la elevacin de temperatura media del lquido aislante, sobre la temperatura ambiente, producida por las prdidas totales a capacidad normal, se procede igual que en 4.3.3.6 (a), excepto que se deben medir las temperaturas medias del lquido asilante en lugar de las temperaturas del nivel superior del lquido aislante, tal como se describe en 4.3.3.1. En la determinacin de la elevacin media de temperatura de los devanados sobre la temperatura media del lquido aislante, se permite, a menos que otra cosa se especifique, que las corrientes de los devanados varen hasta en un 15% de los valores nominales, en cuyo caso la elevacin de temperatura media de los devanados, observada sobre la temperatura media del lquido aislante se debe corregir para obtener las elevaciones de temperatura media de los devanados correspondiente a la corriente nominal, mediante el uso de la siguiente frmula:

En donde: ETC = ETO = Es la elevacin de temperatura media corregida de los devanados sobre la temperatura media del lquido aislante, en grados celcius. Es la elevacin de temperatura media observada de los devanados sobre la temperatura media del lquido aislante, en grados celcius.

La elevacin de temperatura media de los devanados, sobre la temperatura ambiente, es la suma de elevacin de temperatura media del lquido aislante sobre la temperatura ambiente, ms la elevacin de temperatura media de los devanados (corregida cuando sea necesario) sobre la temperatura media del lquido aislante. 4.3.3.7 Prueba de transformadores sumergidos en lquido aislante por el mtodo de oposicin. Se debe conectar y excitar el transformador en prueba y el transformador en oposicin como se indica en 4.3.2.2. Se debe mantener la prueba hasta que se alcance la temperatura de estabilizacin segn se indica en 4.3.1. Se deben desconectar los transformadores y medir las resistencias de los devanados del transformador en prueba, corregir los valores al instante del corte y calcular, con este valor, la elevacin de temperatura de los devanados sobre la temperatura ambiente. Los transformadores con devanados mltiples pueden requerir pruebas adicionales de temperatura media en todos los devanados con respecto a la temperatura ambiente.

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4.3.4 Prueba de elevacin de temperatura en transformadores del tipo seco. El mtodo de oposicin es el mtodo recomendado para probar transformadores del tipo seco y se debe emplear cuando haya ms de una unidad sujeta a prueba. Cuando haya un solo transformador para prueba se puede emplear el mtodo de autooposicin. Para transformadores autoenfriados (clase AA) se debe considerar como temperatura ambiente la del aire alrededor del transformador. Para transformadores enfriados por aire forzado (AFA) se debe considerar como temperatura ambiente la del aire de entrada a los ventiladores. Para efectuar las pruebas de temperatura en los transformadores antes mencionados, la temperatura ambiente no debe ser menor de 10C ni mayor de 40C. Es importante que los termmetros que se coloquen en las bobinas, se localicen apropiadamente en los ductos de aire, de tal manera que indiquen en la forma ms aproximada la temperatura del devanado, sin restringir apreciablemente la ventilacin. La parte sensible del termmetro que no est en contacto con las bobinas debe aislarse por medio de tiras de madera, cojines de fieltro o de otra clase de material aislante trmico. Cuando se alcance la temperatura de estabilizacin, se debe desconectar el transformador bajo prueba, as como su equipo de enfriamiento forzado, si lo tiene, y medir las resistencias de los devanados del transformador en prueba. A partir de los valores de las resistencias extrapoladas al instante del corte, se calculan las elevaciones de temperatura de los devanados sobre la temperatura ambiente. 4.3.4.1 Prueba de elevacin de temperatura en transformadores monofsicos por el mtodo de oposicin. Este mtodo se puede aplicar cuando se dispone de dos transformadores iguales, en cuyo caso se deben conectar en paralelo tanto los devanados primarios como los devanados secundarios. Se aplica la tensin nominal a cualquiera de los grupos de devanados en paralelo y en el otro se hace circular la corriente nominal, intercalando una fuente de tensin monofsica (vase figura 2). Esta corriente debe ser, preferentemente, pero no necesariamente, a frecuencia nominal. En caso de que la corriente no sea a frecuencia nominal, se debe aplicar un factor de correccin tal como se indica en 4.3.5.4.

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DIAGRAMAS DE CONEXIN La prueba se debe llevar a cabo hasta que se establezcan las condiciones de estabilizacin; entonces se suspende simultneamente la excitacin, la circulacin de corriente y la ventilacin forzada, si existe. Inmediatamente 2despus se hacen las mediciones de resistencia de los devanados, se refieren al instante del corte y se calculan las elevaciones promedio de temperatura de los devanados sobre la temperatura ambiente. 4.3.4.2 Pruebas de elevacin de temperatura en transformadores trifsicos por el mtodo de oposicin. Este mtodo se puede aplicar cuando se dispone de dos transformadores iguales, en cuyo caso se deben conectar en paralelo los devanados secundarios como los primarios (vase figura 3). Para conectar los transformadores en paralelo se deben unir las terminales de igual designacin, en lugar de tratar de conectar los devanados solamente por simetra.

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Se aplican tensin y frecuencia nominales a cualquiera de los grupos de devanados en paralelo y en el otro se hace circular la corriente de carga, intercalando una fuente de tensin trifsica. Esta corriente debe ser a frecuencia nominal. En el caso de que la corriente no sea a frecuencia nominal, se debe aplicar un factor de correccin tal como se indica en 4.3.5.4. Se debe llevar a cabo la prueba hasta que se establezcan las condiciones de estabilizacin. Entonces se suspenden simultneamente la excitacin, la circulacin de corriente y el enfriamiento forzado, si existe. Inmediatamente despus se hacen las mediciones de resistencia de los devanados, se refieren al instante del corte y se calculan las elevaciones promedio de temperatura de los devanados sobre la temperatura ambiente. 4.3.4.3 Mtodo de autooposicin El mtodo de autooposicin es el mtodo apropiado para la prueba de temperatura de transformadores trifsicos secos, si no se dispone del duplicado correspondiente para aplicar el mtodo de oposicin. En este mtodo se requiere que tanto el devanado primario como el devanado secundario estn conectados en delta. En el caso de un devanado conectadoen estrella, es conveniente que se tome en cuenta esta necesidad cuando se construye el transformador, con el objeto de facilitar el cambio a conexin delta. Tambin es necesario prever la necesidad de abrir una de las deltas para formar un circuito serie monofsico con la fuente de corriente intercalada y hacer circular la corriente nominal del devanado. El punto de apertura de la delta puede ser el cambiador de derivaciones. Se aplica tensin trifsica y frecuencia nominal a uno de los devanados y por el otro devanado, cuya delta se abri, se hace circular la corriente de fase con una fuente monofsica de aislamiento adecuado. Si no es posible usar la frecuencia nominal para la corriente de carga, se puede usar otra en cuyo caso se debe hacer la correccin indicada en 4.3.5.4. Las conexiones correspondientes se muestran en la figura 4. 4.3.4.4 Mtodo de prdidas separadas La prueba de temperatura de transformadores tipo seco autoenfriados y ventilados puede efectuarse utilizando las elevaciones de temperatura alcanzadas en dos pruebas separadas, una exclusivamente con las prdidas del cobre y otra con las prdidas de excitacin. Una elevacin Tc se obtiene inmediatamente despus de correr la prueba de temperatura con corriente nominal circulando en un devanado y con el otro devanado en cortocircuito.

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DIAGRAMAS DE CONEXIN La otra elevacin Te se obtiene inmediatamente despus de correr la prueba de temperatura con excitacin normal del ncleo, con tensin nominal en uno de los devanados y el otro devanado en vaco. La elevacin total de temperatura del devanado T, con corriente y excitacin nominal, se calcula con la frmula siguiente:

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4.3.4.5 Correccin por temperatura ambiente en transformadores tipo seco. Cuando la temperatura del aire ambiente sea diferente a 30C; la elevacin de temperatura del devanado se debe multiplicar por el factor de correccin C dado por la siguiente frmula:

En donde : K = 234.5 para cobre. K = 225 para aluminio. Ta = Temperatura ambiente, en grados celcius. 4.3.5 Clculos y correcciones 4.3.5.1 Extrapolacin de la resistencia de los devanados en caliente al instante del corte. Se debe tomar una serie de cuatro lecturas de resistencia como mnimo en una fase de cada devanado, registrando el tiempo transcurrido entre el instante del corte y cada lectura. La primera lectura en cada devanado debe tomarse tan pronto como sea posible despus del corte, pero no antes de que estabilice la corriente ni despus del los primeros 4 min. Se traza una grfica con los datos de resistencia obtenidos y se extrapola al instante del corte. El valor de resistencia as obtenido debe usarse para calcular la temperatura promedio de devanado en el momento del corte. 4.3.5.2 Clculos de la temperatura promedio de los devanados al instante del corte. La temperatura promedio de un devanado puede determinarse por cualquiera de las siguiente ecuaciones:

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En donde: T = Temperatura promedio del cobre al instante del corte en grados celsius. To = Temperatura en grados celsius a la que se midio Ro. Ro = Resistencia en fro, determinada de acuerdo con esta norma. R = Resistencia en caliente determinada por extrapolacin al instante del corte (vase 4.3.5.1). K = 234.5 para conductores de cobre. K = 225 para conductores de aluminio. 4.3.5.3 Correccin de elevacin de temperatura por altitud Cuando el transformador se prueba a una latitud distinta de aquella en que va a operar, se aplica una correccin de acuerdo con las siguientes ecuaciones: EA = EB + AT (A - B) AT = EB F 100 En donde: EA = Elevacin de temperatura del lquido aislante corregida a la altitud A. EB = Elevacin de temperatura del lquido aislante, obtenida por prueba a la altitud B. AT = Correccin en grados celsius, que puede resultar positiva o negativa. A = Altitud de operacin del transformador en metros sobre el nivel del mar. B = Altitud a la que se efecta la prueba de temperatura, en metros sobre el nivel del mar. F = Factor emprico para cada 100 m de diferencia de altitud, dado en la tabla 1. 4.3.5.4 Correccin que se aplica cuando la frecuencia es distinta de la nominal. Si la frecuencia de prueba es distinta de la nominal, las prdidas del cobre pueden diferir de aquellas obtenidas bajo condiciones de frecuencia nominal, por lo que pudiera necesitarse una correccin para la elevacin de temperatura del devanado y del lquido aislante de la parte superior del tanque.

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TABLA 1 Factor de correccin por diferencia de altitud Tipo de enfriamiento Autoenfriado en lquido aislante (OA) Autoenfriad, tipo seco (AA) Enfriamiento auxiliar por aire forzado (FA) y lquido aislante forzado (FAO) Tipo seco por enfriamiento forzado (AFA) Factor emprico F 0.004 0.005 0.006 0.010

Esta correccin puede hacerse por uno de los siguientes mtodos siempre que la frecuencia no difiera en ms de 10% de la frecuencia nominal: a) Por clculo

En donde: A = Factor de correccin. Ea = Elevacin observada del lquido aislante, en la parte superior. Ed = Elevacin observada del devanado. W = Prdidas a frecuencia nominal. Wo = Prdidas a frecuencia de prueba. Eca = Elevacin corregida del lquido aislante en la parte superior. Ecd = Elevacin corregida del devanado. n = 0.8 para (OA), 0.9 para (FA) y 1.0 para (FOA-FOW). Este mtodo debe usarse solamente cuando las prdidas a frecuencia de prueba (Wo) no difieran ms de 20% de las prdidas a frecuencia nominal (W).

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b) Por ajuste de prdidas. Cuando la temperatura del lquido aislante superior se aproxima a la estabilizacin, se debe ajustar la tensin de excitacin hasta que la suma de prdidas de excitacin y de carga, medidas durante la prueba de temperatura, sean iguales a las prdidas a frecuencia nominal. 4.3.5.5 Correcciones que deben aplicarse cuando la prueba de elevacin de temperatura se efecta con prdidas distintas de las totales. Si las prdidas de carga que se obtienen en la prueba difieren de las prdidas verdaderas, se debe aplicar un factor de correccin a la elevacin de temperatura en los devanados. Esta correccin se aplica siempre y cuando el valor de la frecuencia de la prueba no difiera del valor de la frecuencia nominal en ms del 10%. La elevacin corregida de temperatura en los devanados se puede determinar usando la siguiente ecuacin:

En donde: T = Elevacin corregida de los devanados. To = Elevacin media de los devanados. W = Prdidas totales requeridas. Wo = Prdidas totales aplicadas en la prueba. n = Factor 0.80 para transformadores autoenfriados (AA-OA), 0.7 para transformadores encapsulados y 1.0 para transformadores con enfriamiento forzado (FA-AFA). Este mtodo se puede usar siempre y cuando los valores requeridos de las prdidas de excitacin y carga o prdidas totales, no difieran ms del 20% de sus correspondientes valores durante la prueba. 4.4 Pruebas de impulso

Las pruebas de impulso se deben realizar en transformadores prototipo o cuando se solicite estando el transformador sin excitacin. Para los mtodos de prueba, instrumentos y equipo recomendados, vase la Norma Mexicana NMX-J-271 en vigor.

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4.4.1 Ondas que se deben usar para las pruebas de impulso Para las pruebas de impulso se debe usar una onda nominal de 1.2/50 s, de polaridad positiva o negativa indistintamente, pero no ambas. Para la prueba de frente de onda la polaridad siempre debe ser negativa. Se recomienda usar para transformadores sumergidos en lquido aislante, ondas de polaridad negativa y para aparatos tipo seco, ondas de polaridad positiva. Si al probar aparatos sumergidos en lquido aislante, las condiciones atmosfricas en el momento de la prueba son tales que las boquillas no resistan la onda de la polaridad especificada, entonces se puede usar para esa terminal en particular, una onda de polaridad opuesta. Cuando se especifican pruebas de impulso en las terminales de lnea, stas se deben aplicar en el orden que a continuacin se indica: Una onda a tensin reducida, dos ondas cortadas y una onda completa. Cuando tambin se especifican pruebas de frente de onda, las pruebas de impulso generalmente se deben aplicar en el siguiente orden: Una onda de tensin reducida, dos frentes de onda, dos ondas cortadas y una onda completa. El orden de las pruebas de onda cortada y de frente de onda no es obligatorio, pero la onda completa debe ser precisamente la ltima que se aplique a la terminal bajo prueba. Tambin se puede aplicar otra onda de tensin reducida despus de los dos frentes de onda. El tiempo para llegar a la cresta desde el cero virtual no debe ser superior a 2.5 us, excepto para los devanados de una gran capacitancia al impulso; por ejemplo devanados de baja tensin, alta capacidad en kVA y algunos de alta tensin y alta capacidad en kVA. Para confirmar que la alta capacitancia al impulso de los devanados provoca un frente prolongado, se puede reducir la resistencia en serie del generador de impulso, lo cual puede producir oscilaciones sobrepuestas. En el circuito solamente deben estar las inductancias inherentes del generador y los conductores. Para facilitar las mediciones del tiempo se puede considerar que el tiempo para llegar a la cresta a partir del cero virtual es 1.67 veces el registrado entre los puntos en el frente de onda a 30% y 90% del valor de cresta. El tiempo para alcanzar el 50% del valor de cresta, en la cola de la onda aplicada debe ser de 50 s de + 20% desde el cero virtual, a menos que el devanado sea de baja inductancia.

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El cero virtual se determina localizando dos puntos en el frente de onda en los cuales la tensin sea el 30% y 90% del valor de cresta y dibujando una lnea recta entre ellos. La interseccin de esta lnea y el eje del tiempo, es el cero virtual. Cuando hay oscilaciones de alta frecuencia en la cresta de la onda, el valor de cresta se determina dibujando una onda promedio que pase a travs de esas oscilaciones. Si el perodo de estas oscilaciones es de dos o ms microsegundos, se puede utilizar el valor de cresta de dichas oscilaciones. Si hay oscilaciones en los frentes de las ondas, los puntos de 30% y 90% se pueden determinar dibujando un frente de onda promedio a travs de las oscilaciones. De preferencia la magnitud de la oscilaciones no deben exceder del 10% de la tensin aplicada. Es difcil evaluar la cresta de la onda con oscilaciones sobre puestas de gran magnitud; sin embargo, si las caractersticas del generador son tales que dan una onda completamente lisa, se puede dificultar la deteccin de falla de una pequea porcin del aislamiento de los devanados por medio del osciloscopio de rayos catdicos. Si el generador de impulsos es suficientemente verstil, se pueden usar diferentes arreglos del generador, de tal forma que sea la impedancia del transformador principalmente la que determine la forma de la onda aplicada. Todos los impulsos que se apliquen a un transformador y que excedan del 40% del valor de cresta de la onda completa se deben registrar, por medio de un osciloscopio de rayos catdicos. Cuando se necesite reportar los oscilogramas se debe adjuntar nicamente los correspondientes a la primera onda de tensin reducida, los de las dos ltimas ondas cortadas y el de la ltima onda de tensin completa, con la cual se representa el registro de la aplicacin de la prueba de impulso al transformador. 4.4.2 Prueba de onda completa a tensin reducida Para efectuar esta prueba, debe aplicarse una onda de tensin con un valor de cresta entre el 50% y 70% del valor de onda completa especificados en las Normas Mexicanas NMX-J-116 y NMX-J-284. 4.4.3 Prueba de onda cortada Para efectuar esta prueba, la onda de tensin aplicada se debe cortar por medio de un explosor adecuado. Debe tener un valor de cresta y un tiempo de arqueo de acuerdo con lo especificado en las Normas Mexicanas NMX-J-116 y NMX-J-284.

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4.4.4 Prueba de frente de onda Para efectuar esta prueba, la tensin se debe cortar en la parte ascendente de la onda antes de que se alcance el valor de cresta, por medio de un explosor adecuado. Debe tener un valor de cresta y un tiempo de arqueo, de acuerdo con la tabla 2. Para medir la tensin se debe usar una conexin separada de la terminal en prueba; el explosor que se utilice para cortar la onda en el frente, se debe conectar directamente a dicha terminal. En general, las pruebas de frente de onda se deben aplicar solamente a las terminales de lnea y no al neutro o a otras terminales. Con el fin de tener alguna tolerancia durante la realizacin de las pruebas, se permite una diferencia de - 0.1a + 0.3 s a los tiempos tabulados en la tabla2. Si al efectuar una prueba de frente de onda, no se cumple con la tolerancia de - 0.1 s, se debe considerar que la prueba es vlida siempre y cuando la tensin de cresta obtenida en la prueba haya igualado o excedido la tensin determinada por la siguiente frmula:

En donde: Tensin de cresta = Valor tomado de la columna 3 de la tabla 2. T = Tiempo especificado para el arqueo en microsegundos. T1 = Teimpo efectivo medido en microsegundos. Tabla 2 pruebas de frente de onda para transformadores sumergidos en liquido aislante Tensin nominal del NBAI Tensin de cresta Tiempo especifico sistema de arqueo (kv) (kv) (kv) (us) Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 1 8.7 95 165 0.5 15 110 195 0.5 25 150 260 0.5 34.5 200 345 0.5 46 250 435 0.5 69 350 580 0.58 92 450 710 0.71 115 550 825 0.825 138 650 960 0.96 161 750 1070 1.07 196 900 1240 1.24 230 1050 1400 1.40 345 1175 1530 1.53 400 1550 -

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NOTA.- Esta tabla no se aplica a los devanados de baja tensin de los siguientes tipos de transformadores: - De generador. - Interior. - Menores de 5 kV. A = 4 (para clase de aislamiento o tensin nominal del sistema 69 kV y mayor). A = 3 (para clase de aislamiento o tensin nominal del sistema 46 kV y menor). Cuando se prueban devanados que tengan una gran capacitancia, como por ejemplo, devanados de alta capacidad en kVA y tensin nominal baja, puede no ser prctico obtener tiempos para arqueo menores de 0.5 s, ya que las grandes corrientes producidas al corte de la onda de tensin, asociadas con la gran capacitancia, introducen errores en los circuitos de medicin. Con elfin de evitar estas dificultades, se debe considerar que se alcanzan las tensiones y los tiempos especificados de prueba, siempre y cuando las pruebas se realicen con las distancias del explosor dados en la tabla 3. Los tiempos para el arqueo mximo y mnimo deben ser 1 s y 0.5s respectivamente. Tabla 3.- Distancias para arqueo en la prueba de frente de onda Clase de aislamiento kv 1.2 2.5 5 8.7 15 NBAI kv 45 60 75 95 110 Valor de prueba del frente de onda kv 75 100 125 165 195 Separacin del explosor Mm 32.0 38.0 51.0 70.0 86.0

NOTA.- La separacin indicada en la columna 4 es para explosores metlicos de seccin cuadrada de 12.7 mm por lado. 4.4.5 Prueba de onda completa Para esta prueba, la onda de tensin debe tener un valor de cresta de acuerdo a lo especificado en las Normas Mexicanas NMX-J-116 y NMX-J-284, y no se debe producir ningn arqueo en la boquilla. A fin de evitar arqueos en la boquilla durante condiciones adversar del ambiente, se puede aumentar por cualquier medio adecuado la distancia de arqueo de la misma. El tiempo entre la aplicacin de la ltima onda cortada y la onda completa final, se debe reducir al mnimo a fin de evitar la recuperacin de la rigidez del aislamiento.

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4.4.6 Conexiones para las pruebas de impulso En general cada una de las terminales se debe probar por separado. Las terminales del devanado bajo prueba que no se prueben, deben conectarse directamente a tierra o a travs de una resistencia de bajo valor, cuando se requiera efectuar mediciones de corriente. Con objeto de limitar las tensiones inducidas en los devanados que no estn bajo prueba, se deben conectar sus terminales directamente a tierra o bien, a travs de una resistencia. Es conveniente que las tensiones inducidas en las terminales que no estn en prueba, no excedan del 80% de la tensin de onda completa correspondiente a su clase de aislamiento. Todas las conexiones a tierra deben ser directas, excepto aquellas descritas anteriormente y las terminales del neutro, las cuales pueden conectarse a tierra a travs de la misma impedancia del neutro a tierra que se vaya a usar en servicio, si se dispone de dicha impedancia. 4.4.6.1 Devanados para conexin serie o paralelo En los devanados con conexin serie o paralelo, para las clases de aislamiento de 25 kV o mayores, se debe probar en ambas conexiones. La tensin de prueba para cada condicin debe corresponder a la clase de aislamiento del devanado para esa conexin. Para las clases de aislamiento de 15 kV y menores, solamente las conexiones en serie se deben probar, a menos que se especifiquen ambas pruebas. 4.4.6.2 Devanados con derivaciones El devanado bajo prueba se debe conectar en la posicin que tenga el mnimo de vueltas efectivas. El fabricante puede seleccionar la posicin del cambiador que ms le convenga en los devanados que no estn bajo prueba para facilitar la obtencin de la forma de onda. Los transformadores reguladores se deben colocar en la posicin de mxima oposicin (mnimas vueltas efectivas). 4.4.7 Dispositivos de proteccin Si los transformadores y reguladores tienen como parte integral dispositivos de proteccin no lineales de la misma clase de tensin que la de los devanados a que estn conectados, deben incluirse durante la prueba de impulso. La operacin de estos dispositivos generalmente origina diferencias entre la onda a tensin reducida y los oscilogramas de onda a tensin completa. Se puede demostrar que estas diferencias se originan por la operacin de los dispositivos de proteccin, al efectuar dos o ms pruebas de onda a tensin reducida, a valores diferentes de tensin, con el fin de mostrar la tendencia en su operacin. En donde la naturaleza de los dispositivos de proteccin y el diseo de los transformadores

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lo permitan, se puede variar la impedancia de tales dispositivos, para llevar a cabo las pruebas de onda a tensin completa y de onda a tensin reducida, como un refinamiento optativo en la tcnica para la deteccin de fallas. 4.4.8 Devanados de impedancia muy baja La impedancia de algunos devanados puede ser tan baja que la tensin que se requiera al trmino de 40 s, no se pueda alcanzar con el equipo disponible. Con el fin de asegurar una prueba adecuada, la capacitancia del generador con las conexiones que se usen deben exceder de 0.011F. Hay tres mtodos permisibles para probar devanados de muy baja impedancia, estos son: a) Conectar juntas todas las terminales del mismo nivel de aislamiento. b) Insertar una resistencia de no ms de 500 W en la terminal a tierra del devanado. c) Emplear ondas de cola ms cortas. 4.4.9 Pruebas de impulso en los neutros de los transformadores Para efectuar las pruebas de impulso en el neutro de un transformador o de un regulador separado conectado en el neutro de un transformador, se puede aplicar cualquiera de los siguientes mtodos. 4.4.9.1 Prueba del neutro induciendo la tensin a travs de una terminal de lnea. En la prueba del neutro, o del neutro y el devanado regulador, la tensin se induce por la aplicacin de un impulso a cualquier terminal de lnea, estando el neutro conectado a tierra a travs de una impedancia adecuada, a fin de tener la tensin necesaria para la prueba de onda a tensin completa de la terminal del neutro a tierra. Se debe aplicar una onda de tensin reducida y dos ondas de tensin completa a la terminal de lnea de un devanado, con una tensin de cresta no mayor que la correspondiente al nivel de la terminal de lnea. Los otros devanados se deben conectar en cortocircuito para efectuar esta prueba. El devanado en prueba se conecta en la posicin de mximas vueltas. Los oscilogramas de tensin se deben tomar en el neutro. Cuando se use este mtodo, la prueba en el neutro debe anteceder a la prueba en la terminal de lnea.

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4.4.9.2 Prueba del neutro por aplicacin directa Se debe aplicar directamente una onda de tensin reducida y dos ondas de tensin completa al neutro o al regulador, con una amplitud igual al nivel de aislamiento del neutro. El devanado en prueba debe estar conectado para la mxima tensin. Se debe usar una onda que tenga un frente no mayor de 10 s y una cola de 40 s a la mitad del valor de cresta de la onda, con excepcin del caso en que la inductancia del devanado sea tan baja, que la duracin al punto de 50% de la tensin de cresta en la cola de la onda no se pueda obtener, en cuyo caso se debe usar una onda de cola ms corta . Si las terminales del neutro de los devanados estn especificados tambin como terminales de lnea, se deben aplicar las pruebas que se especifican para stas en 4.4.1. 4.4.10 Deteccin de fallas durante la prueba de impulso Debido a la naturaleza de las fallas en las pruebas de impulso, uno de lospuntos ms importantes es la deteccin de dichas fallas. Algunas de las indicaciones de fallas de aislamientos son: a) Oscilogramas de tensin Se debe considerar como falla cualquier diferencia en la forma de onda entre la onda de tensin reducida y la onda de tensin completa final, misma que se detecta sobreponiendo los dos oscilogramas de tensin, siempre que la diferencia no sea atribuible a los dispositivos de proteccin o a las condiciones del circuito externo de prueba, en cuyo caso se debe investigar completamente este fenmeno, aplicando nuevamente una onda reducida y una onda completa. Se deben considerar como posibles fallas las diferencias que se observen al comparar las ondas cortadas entre s, principalmente en rizo final. Como las desviaciones pueden ser originadas tambin por las condiciones en el circuito de prueba externo del transformador o por los dispositivos de proteccin, se debe verificar la posibilidad de falla al aplicar la onda de tensin completa. La accin de los dispositivos se describen en 4.4.7. b) Humo y burbujas Las burbujas con humo que suben a travs del lquido aislante en el transformador son una evidencia definitiva de falla. Las burbujas claras no siempre son evidencia de falla, ya que pueden ser originadas por aire ocluido. Sin embargo, se debe investigar repitiendo la prueba o reprocesando al transformador y repitiendo la prueba, para determinar si efectivamente hubo una falla. c) Ausencia de arqueo en el explosor Si al hacer la prueba de onda cortada no ocurre un arqueo en el explosor o cualquier parte externa, a pesar de que los oscilogramas muestren una onda cortada, esto es una indicacin definitiva de un arqueo dentro del transformador.

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d) Ruidos perceptibles Los ruidos perceptibles dentro del transformador en el instante de la aplicacin del impulso puede ser una indicacin de falla. Estos ruidos se deben investigar. e) Oscilogramas de corriente a tierra En este mtodo de deteccin de fallas, la corriente de impulso en la terminal a tierra del devanado en prueba, se mide por medio de un osciloscopio de rayos catdicos conectado a travs de un derivador intercalado entre las terminales del devanado que normalmente deben conectarse a tierra, y tierra. Cualquier diferencia entre las formas de onda de tensin reducida y de tensin completa que se detecte al sobreponer los dos oscilogramas de corriente, puede ser indicacin de falla o de desviaciones debidas a causas no perjudiciales. Se deben investigar completamente y explicarse las diferencias encontradas por medio de una nueva prueba de onda completa. Algunas causas de diferencia entre las formas de ondas que no representan falla pueden ser: la operacin de los dispositivos de proteccin, saturacin del ncleo, ciertas condiciones en el circuito externo de prueba al transformador, etc., (vase 4.4.7). Es difcil proteger completamente el circuito de medicin de la influencia de la alta tensin del generador de alimentacin y frecuentemente algunas tensiones de fuga se registran produciendo oscilogramas errticos durante los dos primeros microsegundos. Si estas influencias aparecen al principio de la onda de corriente (y en una menor proporcin en el comienzo de la onda de tensin) se deben despreciar. El mtodo de deteccin de corriente a tierra no se debe aplicar cuando se efecten las pruebas de onda cortada. Cuando la impedancia del transformador bajo prueba sea elevada, con respecto a su capacitancia en serie, las mediciones de corriente al neutro se pueden dificultar debido a las pequeas corrientes de impulso. Con el fin de reducir inicialmente la alta corriente capacitiva y de mantener una amplitud razonable para el resto de la onda, se puede insertar un capacitor en el circuito de medicin de corriente al neutro. El capacitor no debe ser ms grande de lo necesario para obtener este resultado. Las mediciones de tensin inducida en algn otro devanado pueden ser tiles para detectar fallas. 4.4.11 Tiempos de barrido de los oscilogramas Los tiempos de barrido deben ser del orden de 2 s a 5 s para las pruebas de frente de onda, de 5 s a 10 s para la prueba de onda cortada, de 50 s a 100 s para las pruebas de onda completa y de 100 s a 300 s para las mediciones de corriente al neutro.

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4.4.12 Prueba de tensin de impulso por maniobra La prueba de tensin de impulso por maniobra se debe realizar nicamente cuando as se especifique. Esta prueba consiste en aplicar o inducir en la terminal de lnea a tierra de cada fase una tensin transitoria de impulso por maniobra con un valor de cresta mnima especificado en la tabla 4. El nivel de aislamiento del devanado con la relacin ms baja entre la tensin de prueba de impulso por maniobra y la tensin nominal del devanado, determina la tensin de prueba a ser usada. Cuando se utilice el mtodo del generador de impulso, la polaridad de la onda puede ser positiva, negativa o ambas, (vase 4.4.12.5 y 4.4.12.9). 4.4.12.1 Forma de onda Un transitorio de tensin de impulso por maniobra debe exceder el 90% del valor de cresta cuando menos por 200 s. El tiempo real o efectivo para llegar a la cresta debe ser mayor que 100 s y el tiempo para la tensin en la cola de la onda no debe ser menor a 1000 ms, excepto en el caso donde la saturacin del ncleo haga que la cola sea ms corta, (vase 4.4.12.8). 4.4.12.2 Tiempo de cresta El tiempo real para llegar a la cresta se define como el intervalo de tiempo desde el principio del transitorio hasta alcanzar la mxima amplitud de tensin. 4.4.12.3 Tiempo para la primera tensin cero El tiempo para la primera tensin cero en la cola de la onda se define como el intervalo de tiempo desde el principio del transitorio hasta que la primera tensin cero ocurre en la cola de la onda. 4.4.12.4 Nmero de pruebas La prueba de tensin de impulso por maniobra consiste en aplicar o inducir en cada fase de la terminal de lnea a tierra un transitorio de tensin reducida y dos de tensin plena. El transitorio de tensin reducida debe tener un valor de cresta de un 50% a un 70% del valor de tensin plena. El transitorio de tensin plena debe tener como mnimo un valor de cresta de acuerdo a la tabla 6 A (relacin de nivel de aislamiento para transformadores) de la Norma Mexicana NMX-J-284 vigente. 4.4.12.5 Mtodos sugeridos para generar los transitorios de tensin de impulso por maniobra.

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(1) Un mtodo consiste en descargar un generador de impulsos o un banco de capacitores en el devanado bajo prueba o en otro devanado de la misma fase. Los parmetros del circuito externo se pueden usar para controlar la forma de onda. (2) La tensin de excitacin del transformador se puede incrementar al nivel de prueba requerido mediante el uso de un generador rotativo con un campo aplicado sbitamente. La tensin sbita del campo ocasiona que la tensin de salida del generador se incremente con el tiempo. Pueden utilizarse unas esferas conectadas de la terminal de prueba a tierra, para indicar cuando la tensin ha alcanzado el valor deseado y producir la descarga antes de retirar la excitacin del generador. Como otra alternativa, la tensin se puede reducir por otros medios tales como disminuir el campo del generador. O agregar una impedancia en la excitacin o ambos. 4.4.12.6 Determinacin de la tensin de prueba La tensin de prueba a utilizar se determina de acuerdo al menor cociente encontrado entre la tensin de impulso por maniobra y la tensin nominal de cada devanado. 4.4.12.7 Deteccin de fallas La deteccin de la falla se puede determinar observando y comparando los oscilogramas obtenidos de la onda de tensin reducida y los de tensin completa. Estos oscilogramas deben cumplir con el inciso 4.4.12.1 Tabla 4 .- Relacin de niveles de aislamiento para transformadores NIVELES DE IMPULSO NBAI Nivel de Nivel de kv aislamiento Onda corta Frente de onda impulso por Onda (cresta) a baja maniobra completa kv Tiempo Tensin Tiemp frecuencia (Lnea kv (cresta) mnimo mnimo o para kv (r.c.m.) (cresta) tierra) kv de kv arqueo (cresta) arqueo (cresta) s s. 45 10 45 54 1.5 20 60 15 60 69 1.5 35 75 19 75 88 1.6 38 95 26 95 110 1.8 165 0.5 55 110 34 110 130 2.0 195 0.5 75 150 50 150 175 3.0 260 0.5 100 200 70 200 230 3.0 345 0.5 140 250 95 250 290 3.0 435 0.5 190 350 140 350 400 3.0 580 0.58 280 450 185 450 520 3.0 710 0.71 375 550 230 550 630 3.0 825 0.825 460 650 275 650 750 3.0 960 0.96 540 750 325 750 865 3.0 1070 1.07 620

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825 900 975 1050 1175 1300 1425 1550 1675 1800 1925 2050 2175 2300 2425

360 395 430 460 520 575 630 690 750 800 860 920 980 1040 1090

825 900 975 1050 1175 1300 1425 1550 1675 1800 1925 2050 2175 2300 2425

950 1035 1120 1210 1350 1500 1640 1780 1925 2070 2220 2360 2500 2560 2800

3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0

1150 1240 1400 1530

1.15 1.24 1.4 1.53

685 745 810 870 975 1080 1180 1290 1390 1500 1600 1700 1800 1900 2010

4.4.12.8 Incremento del tiempo al primer corte de tensin cero Habr casos en que la saturacin del ncleo ocasione que el primer corte de tensin cero sea menor a 1000 s. La aplicacin de ondas sucesivas de la misma polaridad pueden causar que este tiempo disminuya todava ms. Con el fin de incrementar dicho tiempo debe desmagnetizarse el ncleo aplicando ondas reducidas de polaridad opuesta despus de la onda reducida y de cada una de las ondas completas. Si con lo anterior no se logra aumentar el tiempo del primer corte de tensin cero, se pueden aceptar ondas de cola ms corta. 4.4.12.9 Prueba de impulso por maniobra para transformadores trifsicos conectados en estrella Las conexiones usadas para realizar las pruebas de impulso por maniobra son similares a las usadas para las pruebas de inducido a baja frecuencia, debido a que las tensiones transitorias de impulso por maniobra se transfieren entre devanados de acuerdo con la relacin de vueltas. Cada fase puede ser probada por separado teniendo el neutro aterrizado. Cuando el neutro est aislado convenientemente las terminales de lnea que no se estn probando pueden ser conectadas a tierra y la tensin de prueba mostrada en la tabla 4 se debe aplicar o inducir de la terminal de lnea bajo prueba a tierra. La boquilla del neutro puede ser desconectada o removida si es necesario. Cuando la distancia entre fases lo permite el neutro se puede conectar a tierra y la tensin entre fases puede ser 1.5 veces la tensin a tierra. Debido al incremento del esfuerzo de tensin entre las terminales de las boquillas, debe aplicarse una tensin de polaridad negativa para prevenir descargas externas. Para limitar la tensin que pudiera exceder la rigidez dielctrica de algn devanado que no est siendo probado se permite conectar a tierra el punto medio de ste.

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4.5

Caractersticas fsicas del conjunto

Se debe comprobar que estn de acuerdo con lo especificado por el comprador, y para el fin propuesto, las dimensiones externas del conjunto, distancias dielctricas, existencia y lozalizacin de accesorios cubiertos por la norma, as como los acordados adicionalmente, etc. 4.6 Resistencia de aislamiento del conjunto

4.6.1 Objeto Esta prueba es un ndice del estado de los aislamientos de los devanados en cuanto a secamiento y contaminacin. 4.6.2 Procedimiento Se conectan en cortocircuito con un conductor desnudo las terminales de los devanados de una misma tensin nominal. El devanado cuya resistencia se desea medir, se conecta a la punta de lnea del meghmetro y los dems devanados y el tanque se conectan a la terminal de tierra del meghmetro. Se aplica la tensin de operacin del equipo y se obtienen las lecturas requeridas. 4.7 Prueba del lquido aislante

4.7.1 Objetivo Garantizar que el lquido aislante en el transformador cumple con los requisitos mnimos de calidad. Las siguientes pruebas se deben efectuar en transformadores terminados: a) Tensin de ruptura dielctrica. b) Factor de potencia. c) Temperatura de escurrimiento (opcional). Para los mtodos de prueba, instrumentos, equipo y valores recomendados, vase la Norma Mexicana NMX-J-123. 4.8 Relacin de transformacin

La relacin de vueltas debe determinarse para todas las derivaciones, as como para todas las posible conexiones de los devanados del transformador. La prueba de relacin debe hacerse a tensin nominal o menor y a frecuencia nominal o mayor sin carga.

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En el caso de transformadores trifsicos, en los cuales cada fase sea independiente y accesible, se recomienda usar de preferencia alimentacin monofsica; sin embargo, cuando as convenga, se puede usar alimentacin trifsica. Si se da el caso en el cual los devanado de alta tensin estan conectadosen estrella y el neutro es inaccesible, se recomienda usar de preferencia alimentacin trifsica; sin embargo, cuando as convenga, se puede usar alimentacin monofsica. Los transformadores en conexin Y - diametral exafsica, que no tienen el neutro accesible, se pueden probar con alimentacin trifsica. Cualquier diferencia en las caractersticas magnticas de las tres fases, origina un desplazamiento del neutro lo cual causan un desequilibrio en las tensiones diametrales. Cuando dicho desequilibrio ocurre, la conexin diametral se debe cambiar, ya sea a una conexin delta o a una estrella. Si se encuentra que las tensiones de lnea son iguales y del valor adecuado (1.73 veces la tensin diametral si est conectada en Y), la relacin es correcta. 4.8.1 Mtodos de prueba de relacin Se usan tres mtodos para la prueba de relacin: a) Mtodo de los vltmetros. b) Mtodo del transformador patrn. c) Mtodo del puente de relacin. 4.8.1.1 Relacin de transformacin por el mtodo de los vltmetros Se debe usar dos vltmetros, con transformadores de potencial si es necesario, uno para medir la tensin del devanado primario y el otro para al del devanado secundario. Se deben leer los dos vltmetros simultneamente. Para compensar los errores de los instrumentos, se debe tomar un segundo grupo de lecturas con los vltmetros intercambiados. La relacin de transformacin se determina con el promedio de las lecturas. Cuando se usen transformadores de potencial sus relaciones deben ser tales, que den lecturas en los vltmetros aproximadamente iguales. De no ser as, se deben aplicar correcciones apropiadas a las lecturas de los vltmetros. Se deben hacer cuando menos cuatro series de pruebas con tensiones distintas que difieran aproximadamente 10%. Si las relaciones calculadas con los valores anteriores, no difieren en ms de 1%, el promedio de ellas es la relacin de transformacin. En caso contrario, las pruebas deben repetirse con otros instrumentos.

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Cuando se prueban varios transformadores de relaciones iguales, se pueden aplicar las pruebas anteriores a una sola unidad y comparar sta con las otras unidades usando el mtodo del transformador patrn. 4.8.1.2 Relacin de transformacin por el mtodo del transformador patrn El mtodo del transformador patrn es el ms conveniente para medir con precisin la relacin de un transformador. El transformador que se va a probar, se excita en paralelo con un transformador patrn de la misma relacin nominal y los otros dos devanados se conectan en paralelo, intercalndose un vltmetro o un detector entre dos terminales de igual polaridad (figura 5). El transformador patrn puede ser un transformador de relacin variable, por ejemplo el TTR, en cuyo caso se puede obtener directamente la relacin de transformacin. Una variante del mtodo del transformador patrn, es la indicada en la figura 6 en la cual se utilizan dos vltmetros para medir las tensiones secundarias. La prueba debe repetirse con los vltmetros intercambiados. El promedio de los resultados es la relacin de transformacin. 4.8.1.3 Relacin de transformacin por el mtodo del puente de relacin Para determinar la relacin del transformador, se puede utilizar un potencimetro apropiado, preferentemente graduado para dar la lectura de relacin de transformacin, como se muestra en la figura 7.

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DIAGRAMAS DE CONEXION Para efectuar la prueba, el contacto mvil se desliza a lo largo de la resistencia del potencimetro, hasta que el detector indique cero. Entonces la relacin de las resistencias del potencimetro R/R1 es igual a la relacin del transformador. 4.9 Polaridad, diagrama vectorial y secuencia de fases 4.9.1 Prueba de polaridad La prueba de polaridad se requiere principalmente para poder efectuar la conexin adecuada de bancos de transformadores. En las figuras 8 y 9 se muestran los arreglos de los devanados correspondientes a una polaridad substractiva y a una polaridad aditiva respectivamente. En las figuras 10 y 11 se muestran los arreglos de las terminales correspondientes a polaridades substractiva y aditiva, respectivamente. En transformadores cuyos devanados tengan polaridad aditiva, las guas pueden hacerse de polaridad substractiva, si se conectan exteriormente de manera adecuada y viceversa.

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Los mtodos ms comnmente usados para determinar la polaridad son: a) Comparacin con un transformador patrn. b) Impulso inductivo con corriente directa. c) Prueba con tensin alterna.! d) Puente de relacin.

DIAGRAMA DE CONEXION Y DEVANADOS

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4.9.1.1 Comparacin con un transformador patrn La polaridad de un transformador se puede verificar por comparacin con un transformador patrn de polaridad conocida, de manera similar a la prueba de relacin por el mtodo del transformador patrn como se indica en la figura 12. Con las conexiones mostradas en la figura 12, se aplica una tensin reducida en los devanados de alta tensin. Cuando se utiliza un vltmetro, ste indica la diferencia de las dos tensiones secundarias, si las polaridades de los dos transformadores son iguales, o indica la suma de las mismas si las polaridades son diferentes. Cuando se utilice un detector es recomendable que las relaciones de los transformadores sean iguales. La polaridad de los dos transformadores es idntica si la indicacin del detector es cero o apenas perceptible. Un mtodo opcional para comprobar las polaridades, en caso de que se carezca de los instrumentos apropiados, es substituir el vltmetro por un fusible de baja capacidad o una lmpara adecuada. Antes de conectar el vltmetro en el primer mtodo, se recomienda usar este mtodo opcional como una medida de precaucin. 4.9.1.2 Mtodo de impulso inductivo con corriente directa La polaridad de los transformadores se puede determinar como sigue: Se conecta una fuente de c.d., de potencial adecuado par no exceder la corriente nominal del embobinado y al mismo tiempo se intercala un vltmetro, de manera que se observe claramente la deflexin de la aguja. Las terminales del vltmetro se transfieren a la terminales de baja tensin sin desconectar la fuente de c.d., teniendo cuidado de conservar a la izquierda la terminal que estaba en esta misma posicin en alta tensin, y a la derecha, igualmente. Se desconecta rpidamente la fuente de c.d., del devanado de alta tensin y se observa la deflexin de la aguja del vltmetro causada por la descarga inductiva. Si la aguja se deflexiona en la misma direccin que en el devanado de alta tensin, la polaridad es aditiva y si se deflexiona en sentido contrario, la polaridad es substractiva. 4.9.1.3 Mtodo con tensin alterna En este mtodo se conectan dos terminales adyacentes de alta y baja tensin y en las otras dos terminales adyacentes se conecta un vltmetro, como se indica en la figura 13.

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Se aplica una tensin alterna conveniente, de valor conocido, en el devanado de alta tensin y se lee la indicacin del vltmetro. Si la lectura del vltmetro es mayor que la tensin aplicada, la polaridad es aditiva, y si es menor, la polaridad es substractiva. Este mtodo se limita a transformadores en los cuales la relacin de transformacin permite apreciar la diferencia entre las dos lecturas. 4.9.1.4 Polaridad de transformadores trifsicos

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TERMINALES Y DIAGRAMAS DE CONEXION La polaridad de cada fase de una unidad trifsica, se determina de la misma manera como se ha descrito para transformadores monofsicos y se aplican las mismas limitaciones. 4.9.2 Prueba para verificar el diagrama vectorial El diagrama vectorial de transformadores polifsicos, que define el desplazamiento angular y la secuencia de fases, se verifica conectando entre s, por ejemplo, las terminales H1 y X1, excitando el transformador a una tensin trifsica apropiada, tomando lecturas de tensiones entre pares de terminales y comparndolas como se indica en los diagramas correspondientes en las figuras 14 y 15. Los transformadores hexafsicos, que no tengan conexin de neutro accesible, tienen que ser conectados temporalmente en delta o estrella para verificar su diagrama vectorial. Este mtodo se limita a transformadores en los cuales la relacin de transformacin permite apreciar la diferencia entre las lecturas. 4.9.3 Prueba de secuencia de fases Esta prueba puede efectuarse usando un indicador de secuencia de fases, el cual puede incluir un motor de induccin trifsico o un circuito de fase dividida. La prueba de secuencia de fases en un trasformador trifsico, se debe efectuar como sigue:

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1. Se debe conectar el indicador de secuencia de fases a las terminales de alta tensin del transformador, el cual debe excitarse en las tres fases, a una tensin trifsica apropiada para el indicador y anotndose la direccin de rotacin o la indicacin del instrumento. 2. Se transfiere el indicador al lado de baja tensin del transformador, conectando en X1, X2 y X3 las terminales que estaban conectadas a H1, H2 y H3 respectivamente. 3. El transformador se excita de nuevo con una tensin adecuada (sin cambiar las conexiones de excitacin) anotando otra vez la direccin de rotacin o la indicacin del instrumento. 4. Si la indicacin del instrumento es la misma en ambos casos, la secuencia de fases del transformador es la normal. Para la prueba de secuencia de fases en transformadores consecundarios hexafsicos que no tengan conexin al neutro, deben conectarse temporalmente en delta o estrella y probarse como transformadores trifsicos. Si el neutro de la conexin hexafsica est accesible, se debe transferir el indicador de secuencia de fases de las terminales H1, H2 y H3 a las terminales X1, X3 y X5 respectivamente, anotando la direccin de rotacin o la indicacin del intrumento. Despus se debe repetir la prueba transfiriendo el indicador de secuencia de fases, de las terminales X1, X3 y X5 a las terminales X2, X4 y X6 respectivamente, anotando nuevamente la direccin de rotacin o la indicacin del instrumento. Si la direccin de rotacin o la indicacin del instrumento es la misma, la secuencia de fases del transformador es la normal. El mtodo anterior (prueba de secuencia de fases) no indica el desplazamiento angular del transformador. NOTA.- La polaridad por fase, el desplazamiento angular y la secuencia de fases de un transformador trifsico, pueden obtenerse simultneamente al determinar la relacin de transformacin, por el mtodo del transformador patrn.

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FIGURA 14. MARCADO DE TERMINALES Y DIAGRAMAS DE SECUENCIA DE FASES PARA CONEXION TRIFASICA DE TRANSFORMADORES

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j

#

A

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FIGURA 15. MARCADO DE TERMINALES Y DIAGRAMAS DE SECUENCIA DE FASES PARA CONEXION EXAFASICA DE TRANSFORMADORES

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4.10 Prdidas de excitacin Las prdidas de excitacin de un transformador las constituyen principalmente las prdidas del ncleo, las cuales son una funcin de la magnitud, frecuencia y forma de onda de la tensin aplicada. Las prdidas y la corriente de excitacin son particularmente sensibles a las diferencias de forma de onda y por lo tanto, sus valores varan marcadamente con la forma de onda de la tensin de prueba. La tensin con forma de onda de pico (factor de forma mayor de 1.11) que se produce generalmente por el carcter distorsionante de la corriente de excitacin sobre la fuente de alimentacin, da por resultado prdidas de excitacin menores que las correspondientes a la onda senoidal. La tensin con forma de onda achatada (factor de forma menor de 1.11)se encuentra rara vez en esta prueba y da por resultado prdidas de excitacin mayores que las correspondientes a la onda senoidal. Las variaciones de temperatura del transformador no afectan sensiblemente a las prdidas de excitacin y por lo tanto no se hacen correcciones por este concepto. La determinacin de las prdidas de excitacin, debe estar basada en una tensin de onda senoidal, a menos que se especifique una forma de onda diferente. Puede usarse uno de los siguientes mtodos para referir las prdidas de excitacin medidas a base de tensin de onda senoidal. a) Vltmetro de tensin media. b) Puente de impedancia. 4.10.1 Prdidas de excitacin por el mtodo de tensin media El mtodo de vltmetro de tensin media es el ms usado. La figura 16 muestra el equipo y las conexiones necesarias, cuando no se usan transformadores de medicin. La figura 17 muestra el equipo y las conexiones necesarias, cuando se usan transformadores de medicin. Como se indica en las figuras 16 y 17, el vltmetro debe estar conectado lo ms cerca posible de la carga; el amprmetro, lo ms cerca posible de la alimentacin; el wttmetro, entre ambos, con la bobina de potencial hacia el lado de la carga.

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A fin de evitar que se introduzcan errores considerables en la medicin de las prdidas de excitacin, se deben usar precisamente transformadores de medicin. Se pueden usar multiplicadores de resistencia en serie con las bobinas de potencial de los instrumentos, en lugar de transformadores de potencial, tomando las debidas precauciones para que su uso sea seguro. Cuando dichos multiplicadores se usan, deben estar calibrados con los instrumentos. En este mtodo se utiliza un vltmetro de valor medio, que consta de un vltmetro de corriente directa conectado en serie con un rectificador de onda completa. Estos instrumentos estn generalmente graduados para darla misma indicacin numrica que un vltmetro de valor eficaz para una misma tensin de onda senoidal; sto es, que su escala est marcada en valores medios multiplicados por 1.11. Para obtener resultados precisos se deben usar wttmetros para bajo factor de potencia.' DIAGRAMAS DE CONEXION

VM = Vltmetro de tensin media

FIGURA 16. DIAGRAMA PARA DETERMINAR LAS PERDIDAS DE EXCITACION POR EL METODO DE TENSION MEDIA, SIN EMPLEAR TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO.

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FIGURA 17. DIAGRAMA PARA DETERMINAR LAS PERDIDAS DE EXCITACION POR EL METODO DE TENSION MEDIA, EMPLEANDO TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO. Para esta prueba se puede usar cualquier devanado del transformador, aunque en general es ms conveniente usar el devanado de ms baja tensin. En cualquier caso se debe usar, si es posible, el devanado completo. Si por alguna razn se hace necesario excitar slo una porcin del devanado, sta no debe ser menor del 25%. La secuencia de la prueba debe ser como sigue: 1. Ajustar y mantener la frecuencia al valor nominal. 2. Por medio del vltmetro de tensin media ajustar la tensin nominal al valor de la tensin eficaz, si la escala del vltmetro de valor medio est corregida por el factor 1.11; o al valor eficaz dividido por 1.11, si la escala del vltmetro medio no est corregido por dicho valor. 3. Registrar simultneamente las lecturas del frecuencmetro, vltmetros de tensin media, vltmetro de tensin eficaz, amprmetros y wttmetros.

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4. Determinar las prdidas del circuito de prueba (tara) las cuales deben restarse de los watts registrados en el punto 3 para obtener las prdidas de excitacin del transformador bajo prueba.

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Las pruebas de excitacin est constituidas por prdidas de histresis y prdidas por corriente circulantes. Las prdidas por histresis son una funcin de la densidad mxima del flujo del ncleo e independientes de la forma de onda de dicho flujo y a su vez, la densidad mxima del flujo es una funcin del valor medio de la tensin (no del valor eficaz), por lo que al ajustar la tensin media, correspondiente a una onda senoidal en la prueba de prdidas de excitacin, se obtienen las prdidas de histresis reales correspondientes a una onda senoidal, aunque la forma real de la onda de tensin aplicada no lo sea. Las prdidas por corrientes circulantes en el ncleo varan con el cuadrado de la tensin eficaz y son independientes de la forma de onda de la tensin aplicada. Como la prueba de prdidas de excitacin se ajusta por tensin media, en el caso de que la onda de tensin aplicada no sea senoidal, las tensiones media y eficaz no mantienen la relacin de 1.11, lo cual hace que las prdidas por corrientes circulantes se alteren. Por consiguiente, para obtener las prdidas de excitacin correspondientes a una onda senoidal, se debe aplicar la siguiente frmula: PmP = ---------P1 + KP2 En donde: P = Prdidas de excitacin a la tensin Ea, corregidas con base a una onda senoidal. Pm = Prdidas de excitacin medidas durante la prueba. P1 = Prdidas por histresis por unidad, referidas a Pm P2 = Prdidas de corriente circulantes por unidad, referidas a Pm. K= En donde: Er = Tensin de prueba, medida con vltmetro de tensin eficaz. Ea = Tensin de prueba, medida con vltmetro de tensin media. Deben usarse los porcentajes reales de prdidas por histresis y corrientes circulantes, pero en ausencia del conocimiento definido de estos valores, pueden tomarse como tpicos los siguientes:

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4.10.2 Prdidas de excitacin de transformadores trifsicos Los mtodos descritos anteriormente para transformadores monofsicos, se aplican tambin para los transformadores trifsicos, con las siguientesconsideraciones: Cuando se midan las prdidas de excitacin de transformadores trifsicos con dos wttmetros (figura 18), se deben tomar tres grupos de lecturas usando cada una de las tres fases en sucesin como fase comn. El valorpromedio de los tres grupos de lecturas, representa las prdidas de excitacin medidas. Se debe tener cuidado de leer los wttmetros con precisin, ya que como la medicin es por lo general a bajo factor de potencia las dos lecturas pueden ser del mismo orden y originar errores de gran magnitud. Para obtener mayor exactitud se recomienda hacer las mediciones con tres wttmetros. Si el neutro est disponible, se debe conectar cada circuito de potencial de los wttmetros entre fase y neutro (figura 19). Si el neutro no est disponible, se puede formar un neutro artificial (figura 20). En ambos casos, la suma de las tres lecturas representa las prdidas de excitacin medidas. Si se usan transformadores de potencial conectados en delta o delta abierta para alimentar los circuitos de potencial de los wttmetros, stos se deben conectar en estrella.

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4.10.3 Prdidas de excitacin por el mtodo de puente de impedancia El mtodo de puente de impedancia se puede usar como alternativa al mtodo de tensin media, para la medicin de las prdidas de excitacin, siempre y cuando la forma de onda de la tensin de excitacin aplicada sea suficientemente cercana a una onda senoidal y cada armnica importante no exceda de 0.5% de la fundamental. Este mtodo es muy ventajoso en mediciones de cargas a bajo factor de potencia, en las cuales se requieren ordinariamente wttmetros y tcnicas especiales. 4.10.3.1 Circuitos de puentes de impedancia Aunque es posible una gran variedad de configuraciones de circuitos de puentes de impedancia, la seleccin de un circuito en particular est determinada por el problema especifico de medicin y las facilidades de prueba disponibles (vase 4.12.7.2). DIAGRAMAS DE CONEXION

FIGURA 18. METODO DE LOS DOS WATTMETROS

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FIGURA 19. METODO DE LOS TRES WATTMETROS CON EL NEUTRO DEL TRANSFORMADOR ACCESIBLE 4.11 Corriente de excitacin 4.11.1 Mtodos usados para medir la corriente de excitacin El diagrama de conexiones para medir la corriente de excitacin es el mismo que el empleado para conocer las prdidas de excitacin. Los diferentes mtodos de medicin se basan en los instrumentos utilizados y son como sigue: 1) Vltmetro y amprmetro de valores eficaces. 2) Vltmetro de valor medio y amprmetro de valor eficaz. 4.11.2 Medicin con instrumentos de valor eficaz La medicin de la corriente de excitacin normalmente se hace con vltmetro y amprmetro de valores eficaces.

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Este mtodo de medicin es razonablemente exacto cuando la forma de onda de la tensin aplicada es prcticamente senoidal.

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En los casos en que la forma de onda de la tensin aplicada difiera apreciablemente de la senoidal, la corriente de excitacin es de menor valor que la obtenida cuando se aplica una tensin senoidal, por lo que los valores as obtenidos deben ser corregidos en base a una onda senoidal. Un ejemplo de lo anterior es cuando se excita un transformador de gran capacidad, comparada con la capacidad del generador usado para la prueba. 4.11.3 Medicin con vltmetro de valor medio y amprmetro de valor eficaz Cuando se usa un vltmetro de valor medio y un amprmetro de valor eficaz, el valor eficaz de la corriente de excitacin medida es generalmente mayor que la obtenida con una tensin senoidal, si la forma de onda de la tensin aplicada difiere apreciablemente de la senoidal. Cuando los valores obtenidos por este mtodo estn comprendidos dentro de los lmites garantizados, no es necesario hacer ninguna correccin. 4.11.4 Correcciones de la corriente de excitacin en base a una onda senoidal Cuando sea necesario corregir la medicin de la corriente de excitacin en base de una onda senoidal, se puede emplear cualquiera de los siguientesmtodos: 1.- Mtodo del factor de forma. 2.- Mtodo del amprmetro de cresta. 3.- Mtodo del promedio de lecturas. 4.11.4.1 Mtodo del factor de forma El mtodo est basado en el hecho de que existe una relacin prcticamente lineal entre el valor eficaz de la corriente de excitacin y el factor de forma de la onda de tensin aplicada dentro de un amplio intervalo de factores de forma (vase figura 21). Este mtodo es el de medicin ms exacto cuando se pueden aplicar varias ondas de diferentes factores de forma, que permiten una efectiva extrapolacin.

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DIAGRAMA DE CONEXION Y GRAFICA DE FACTOR

FIGURA 20. METODO DE LOS TRES WATTMETROS USANDO NEUTRO ARTIFICIAL N

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z

FIGURA 21. GRAFICA DE FACTOR DE FORMA PARA CORREGIR CORRIENTES DE EXCITACION EN BASE A UNA ONDA SENOIDAL (I exc, Fs) La corriente de excitacin se mide con un amprmetro de valor eficaz a dos o ms tensiones de diferentes factores de forma, pero sostenidas al mismo valor con un vltmetro de tensin media. Los factores de forma pueden variarse convenientemente, cambiando de la excitacin del campo del generador o insertando una impedancia en el circuito de prueba. Los factores de forma pueden ser determinados tomando lecturas simultneas de tensin con un vltmetro de valor eficaz y un vltmetro de valor medio. Los valores de los factores de forma estn indicados por la relacin de las lecturas eficaces a las de valor medio. La corriente de excitacin ( Iexc) correspondiente a una tensin senoidal se determina mediante la ecuacin siguiente: I2 - I1 Iexc = I2 - --------F2 - F1

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En donde: I1 e I2 Son las corrientes eficaces correspondientes a los factores de forma F1 y F2 respectivamente. 4.11.4.2 Corriente de excitacin por el mtodo del amprmetro de cresta En este mtodo se emplea un vltmetro de valor medio y un amprmetro de cresta para leer los valores mximos instantneos de las correspondientes corrientes. Se toman lecturas simultneas de la tensin media y del valor de cresta de la corriente correspondiente al 100%, al 86.6% y al 50% de la tensin de prueba. Estas lecturas determinan aproximadamente la fundamental, la tercera y la quinta armnica de la corriente de excitacin,respectivamente. La corriente de excitacin Iexc, correspondiente a una tensin senoidal se determina con la siguiente ecuacin: _______________________ /2 2 2 /I I I Iexc = / 1 2 3 ---- + ---- + ---6 3 3 En la que I1, I2 e I3 Son los valores de cresta de las corrientes de excitacin correspondientes a las tensiones de excitacin de 100%, 86.6% y 50% de la tensin de prueba. Este mtodo, con una pequea modificacin se aplica tambin a aquellos transformadores trifsicos exentos de grandes tensiones de tercera armnica o sea, transformadores trifsicos que tienen uno o ms devanados conectados en delta o aquellos transformadores trifsicos con ncleo de tres piernas. Las lecturas se obtienen como se indic anteriormente, pero en este caso la corriente de lnea consiste solamente en las componentes fundamental y quinta armnica. Ya que nicamente dos componentes importantes estn presentes, slo son necesarias dos lecturas (I1 a 100% e I2 a 86.6% de la tensin de excitacin), y la corriente de excitacin (Iexc) correspondiente a la tensin senoidal, debe ser determinada por la siguiente ecuacin:

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____________________ / 2 2 Iexc = / 025 I + 0.338 I 1 2 4.11.4.3 Corriente de excitacin por el mtodo del promedio de lecturas Considerando que la lectura de la corriente de excitacin es baja respecto a la real, cuando se usa un vltmetro de valor eficaz (vase 4.11.2) y es alta con relacin a la real,cuando se usa uno de valor medio (vase 4.11.3), puede emplearse el siguiente mtodo de correccin si la onda de tensin no est demasiado distorsionada. 1. Se determina la corriente de excitacin como en 4.11.2 2. Se determina la corriente de excitacin como en 4.11.3 y adems se debe leer el vltmetro de valor eficaz. 3. Si las dos lecturas de tensin eficaz no difieren en ms del 10%, la corriente de excitacin referida a una onda senoidal se puede considerar como el promedio de los valores obtenidos. 4.12 Impedancia y prdidas debidas a la carga 4.12.1 Generalidades La tensin de impedancia comprende una componente resistiva efectiva, que corresponde a las prdidas de carga y una componente reactiva, correspondiente al flujo disperso de los devanados. No es prctico medir estas componentes separadamente, pero despus de medir las prdidas totales de carga y la tensin total de impedancia, las componentes pueden separarse por clculo. La tensin de impedancia de un transformador, visto desde las terminales del devanado excitado, es la tensin requerida para hacer circular su corriente nominal teniendo el otro devanado en cortocircuito. Este valor generalmente est entre el 1% y 15% de la tensin nominal del devanado excitado y puede tomarse como una gua al planear la tensin de impedancia requerida en la prueba. Las componentes resistiva y reactiva de la tensin de impedancia son determinadas mediante el uso de las siguientes ecuaciones: Pz Er = ----I

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____________ /2 2 Ex = / E - E 1 2 Er = Tensin resistiva (componente en fase). Ex = Tensin reactiva (componente en cuadratura). Ez = Tensin de impedancia medida en la prueba de prdidas de carga. Pz = Watts medidos en la prueba de prdidas de carga. I = Corriente nominal en le devanado excitado. Los valores por unidad de la tensin de resistencia, tensin de reactancia ytensin de impedancia, se obtienen al dividir Er, Ex y Ez respectivamente, entre la tensin nominal. Los valores en % se obtienen multiplicando por 100 los valores por unidad. Puesto que las prdidas de carga estn constituidas por una componente I2R, la cual se incrementa con la temperatura y una componente de prdidas indeterminadas, la cual disminuye al aumentar la temperatura, cuando se requiera referir las prdidas de carga de una temperatura a otra, se deben calcular separadamente las dos componentes por medio de las siguientes frmulas: Prdidas de carga a t 5C P = Pr + Pi Prdidas de carga a t'5C P'= P' + P' r i Suma de prdidas I2R a t'5C t' + K P' = Pr ---------r t+K Suma de prdidas indeterminadas a t'5C t+K P' = Pi ---------1 t' + K

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En donde: t = Temperatura a la que se hace la medicin. t' = Temperatura a la que se deben referir las prdidas. P = Prdidas de carga a la temperatura t. Pr = Suma de prdidas I2R a la temperatura t. Pi = Prdidas indeterminadas a la temperatura t. P' = Prdidas de carga a la temperatura t'. P'r = Suma de prdidas I2R a temperatura t'. P'r = Prdidas indeterminadas a temperatura t'. K = 234.5 para cobre y 225 para aluminio. Para calcular las prdidas I2R de los devanados, se debe partir de las corrientes usadas en la prueba de prdidas de carga y de las mediciones de resistencia corregidas a la temperatura a la que se midieran las prdidas de carga. Los diferentes mtodos que se usan para medir las prdidas debidas a la carga en los devanados son los siguientes: a